Ученые ускорили квантовый компьютер в 200 раз

Австралийские исследователи создали самые быстрые в мире квантовые вентили на атомах кремния.

Каждая вычислительная машина нуждается в логических вентилях — устройствах, которые производят логические операции. В них поступает информация в виде битов или кубитов. Число входящих сигналов может быть от одного до трех. То есть, например, в двухбитные вентили поступает два сигнала, которые обрабатываются внутри него, и выходят в виде одного потока информации. Эти устройства очень важны для обеспечения вычислений и скорость их работы напрямую влияет на быстродействие компьютера. 

Кубиты, в отличие от битов, кодируют информацию не двумя сигналами — нулями и единицами, — а тремя. Кроме значений «0» и «1» они могут принимать суперпозицию между этими двумя состояниями. Это обеспечивается благодаря использованию в качестве кубитов значения спина электронов. Однако скорость логических операций с кубитами была довольно мала и считалась «узким местом» в быстродействии квантовых компьютеров. 

Но команда ученых из Университета Нового Южного Уэльса в Австралии создала самые быстрые в мире двухкубитные квантовые вентили. Для этого исследователи использовали атомы кремния, которые поместили на самое близкое возможное расстояние. Затем в режиме реального времени ученые следили за состоянием спинов электронов в этих атомах. 

В результате авторам работы удалось добиться скорости одной операции в 0,8 наносекунд. Это примерно в 200 раз быстрее аналогов. Реализация такой технологии долгое время считалась невозможной, так как требует высокой точности измерений и большого количества разного оборудования. Но ученые доказали такую возможность и реализовали ее на практике. 

По словам ученых, они впервые показали, что можно управлять веществом на атомном уровне, и что их технология обладает массой преимуществ, самое главное из которых — высочайшая скорость работы.